医用塑料激光透射焊接工艺及性能研究

摘要

激光焊接应用于塑料连接近些年成为研究热点。但是由于塑料对于常用波长(400-1100nnm)的透射率较高，传统激光塑料焊接通常要使用吸光材料。因此要将激光焊接应用于医用塑料，材料对激光的吸收问题变得十分重要。
　　本文主要通过两种不同的方法来研究医用塑料的激光焊接。一是利用波长为1064nm的光纤低功率激光器，采用增量扫描焊接(TWIST)方法，并添加可以应用于医药行业的Clearweld(140F)吸光涂料，从而将波长为1064nm的光纤激光器应用于医药行业；二是通过采用波长为1940nm的光纤激光器直接焊接无吸光材料的医用塑料，将波长为1940nm的光纤激光器应用于医药行业。
　　采用手持显微镜，分析三种焊接方式的工艺参数对低密度聚乙烯(LDPE)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的焊缝宏观形貌，横截面热影响区；采用电子万能拉伸试验机，测试LDPE和PET焊缝的剪切强度，分析在三种焊接方式中焊接速度对焊缝剪切强度的影响。通过水蒸气实验，检验焊缝的密封性能。
　　实验结果表明：TWIST焊接焊缝热影响区与常规激光焊接的椭圆形不同的是哑铃型的热影响区，并且形成相同宽度热影响区较常规激光焊接深度更浅的焊缝，焊缝深度随着焊接速度的降低和焊接功率增加而增加。无吸光添加剂焊接形成的是穿透型的热影响区，并且焊缝宽度随着焊接功率的增加或速度的降低而变宽。常规激光焊接和无吸光添加剂焊接的PET焊缝剪切强度随着焊接速度的增加变化不大，但对应TWIST焊接的PET焊缝，强度随着焊接速度的增加强度下降迅速，在三种焊接方式下，LDPE焊缝剪切强度均随焊接速度的增加而减少。通过对比实验发现，PET进行TWIST焊接时，获得了具有良好密封性能的焊缝，其焊接强度与常规激光焊接和无吸光添加剂焊接相当，波长是1940nm的光纤激光焊接 LDPE时，焊缝强度高，但表面成型略差。

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1绪论

1.1研究背景

1.2塑料激光透射焊接材料发展现状

1.3塑料激光透射焊接设备发展现状

1.4 研究内容及意义

1.5技术路线及创新点

2 试验材料与方法

2.1 试验材料及设备

2.2 试验方法

3 工艺参数对焊缝成型的影响

3.1 工艺参数对焊缝连续性的影响

3.2 工艺参数对焊缝热影响区的影响

3.4 本章小结

4 焊缝性能

4.1焊接速度对焊缝剪切强度的影响

4.2 密封性能

4.4 本章小结

5 全文总结

6 研究存在问题及建议

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文